1. Introducción
En la actualidad, en Colombia los accidentes aéreos debido a fallas mecánicas o maniobras de alto riesgo o no autorizadas han aumentado en los últimos 10 años; las cuales, un 21.7% fue por personal-piloto-decisiones operacionales; el 15.07% piloto-percepción y el 7.02% piloto-procedimientos de reglamentos e instrucciones (Montoya Murillo & Roldan Montoya, 2007); además, para mejorar la seguridad aérea es importante generar la participación de todas las empresas aéreas e implementar el intercambio de conocimientos relativos a mejorar los planes de seguridad operacional, al igual que la difusión de las causas de los accidentes aéreos más relevantes en el ámbito nacional. De igual forma, al ser la causa más frecuente el factor humano en el caso colombiano, es necesario exigir a las escuelas de aviación, implementar y reforzar en la instrucción de los futuros pilotos, técnicas y soluciones que no contribuyen a no reincidir en estos errores frecuentes.
En el caso de la Escuela de Aviación Policial de Mariquita (ESAVI) tiene como función formar Tecnólogos en Mantenimiento Aeronáutico y Especialistas Pilotos Policiales como lo exige la seguridad aérea; además, al ser un centro educativo debe contar con apoyos educativos como bancos didácticos, simuladores de vuelo , entre otros; sin embargo, en la actualidad hasta ahora la ESAVI está apoyando e implementando simuladores de vuelo dentro de sus actividades pedagógicas y didácticas, ya que en la mayoría de los casos los estudiantes a piloto policial no cuentan sino con las aeronaves reales para lograr hacer su fase de vuelo, la cual es posterior a la de tierra, razón por la cual, fácilmente se pueden cometer errores al no contar con actividades de repetición y adquisición de competencias en la teoría. También, en la misma Institución se cuentan con algunos simuladores obsoletos que no permiten simular fallas mecánicas o maniobras de alto riesgo que en la mayoría de los casos están restringidas o no permitidas, puesto que depende de la experiencia de los estudiantes o pilotos (factor humano) o situaciones de la aeronave.
Teniendo en cuenta lo anterior, en este proyecto se llevó a cabo el rediseño del Simulador del Helicóptero Bell 206 con que cuenta la ESAVI, el cual fue complementado con módulos e instrumentos que permitan llevar a cabo la simulación de las fallas mecánicas y las maniobras de alto riesgo en fase de tierra o teórica, logrando con ello que los estudiantes aprendan competencias reales a través de la repetición y guía del instructor, y experiencia también en caso de que se llegue a presentar este tipo de situaciones, logrando con ello aumentar la seguridad operacional de la aeronave y la vida de las personas (tripulantes); además, fortalecer la enseñanza-aprendizaje entre instructor y estudiante, logrando también un vínculo de confianza y empatía, logrando con ello seguridad en todo el proceso.
La metodología que se llevó a cabo fue recopilación de información a través de fichas de observación, rediseño del simulador Bell 206 con que cuenta actualmente la ESAVI, pruebas que garantizan el correcto funcionamiento y la elaboración de un manual de uso y mantenimiento para los usuarios.
2. Materiales y métodos
2.1. Simulación
De acuerdo conCardozo Barreto (2008) la simulación:
Es un conjunto de dispositivos que impiden la visión del mundo circundante real, al tiempo que proyectan imágenes tridimensionales para sumergir a la persona en una ilusión de realidad, como los simuladores de vuelo para entrenar aviadores en situaciones de alto riesgo (tormentas, fallas mecánicas y demás imprevistos que pueden encontrarse en un vuelo real); otra expresión de simulación son los juegos de diversión, cuyo ambiente virtual es recreado mediante la sincronización entre el movimiento de las imágenes y la variación en la intensidad del sonido para dar una sensación de realidad.
De igual forma, estas plataformas de enseñanza aparecieron desde el comienzo mismo de la aviación con diferentes criterios constructivos, de diseño y aplicación que fueron desarrollándose hasta nuestros días, los cuales se pueden dividir en dos grandes grupos: entrenadores y simuladores. Los primeros son esencialmente cabinas que prescinden de escenarios de referencia y los simuladores en cambio son plataformas de enseñanza que operan con escenarios que proporcionan marcos de referencia externos que pueden ser reales o virtuales (Martín, 2016).
2.2. Simulador de Vuelo
De acuerdo conOtalora Castañeda (2013):
Un simulador de vuelo es un sistema formado solo por software o por software y hardware. El objetivo es simular o emular de la forma más real posible la experiencia de pilotar una aeronave. Entre los diferentes tipos que se pueden encontrar se tienen desde los más simples basados en videojuegos, hasta réplicas de cabinas en tamaño real. Algunos están montados sobre accionadores hidráulicos (o electromecánicos) para lograr versiones dinámicas de los mismos. Así mismo, los simuladores de vuelo tienen un componente lúdico importante que permiten prácticas de tipo análogo (Manilla, 1985), donde las experiencias en entrenamientos simulados no se quedan solo en la virtualidad, sino que debido a la manipulación del sujeto existe una transferencia de habilidades objeto del entrenamiento.
Por otro lado, existen tres tipos de simuladores de vuelo que se utilizan bastante, los cuales de acuerdo con Otálora Castañeda (2013) son:
The System Trainers: Son usados para enseñar a los pilotos como operar apropiadamente varios sistemas de la aeronave. Una vez que los pilotos se han familiarizado con estos sistemas operacionales se realiza la transición a los entrenadores de procedimientos de cabina o CPTs.
Los CPTs: Son usados para entrenar a las tripulaciones de vuelo en procedimientos normales y de emergencia. Reproducen los entornos atmosféricos a los que se enfrentara la aeronave, simulando vientos, temperaturas y turbulencias. CPTs simulan también la variedad de sonidos provocados por la aeronave como el ruido de los motores, trenes de aterrizaje y demás sonidos.
Simulator o Full-Flight Simulator: Este sistema duplica todos los aspectos de una aeronave y su entorno, incluidos los movimientos básicos de la aeronave. Este tipo de 15 simuladores pueden generar sacudidas momentáneas de forma que sus ocupantes deban abrocharse los cinturones de los asientos tal y como harían en una aeronave real.
Por otro lado, el mismo autor define los simuladores de vuelo regulados para la autoridad aeronáutica:
Simulador de vuelo Nivel A: Permite el desarrollo y práctica de las aptitudes necesarias para la realización de tareas de operaciones de vuelo de acuerdo con una norma prescrita de competencia del personal aeronáutico, en una aeronave y posición de trabajo específica. Los simuladores Nivel A pueden ser utilizados para los requerimientos de experiencia reciente de un piloto específico y para los requerimientos de instrucción de tareas de operación de vuelo durante la instrucción de transición, promoción, periódica y de recalificación bajo la LAR 121 y 135. También pueden ser utilizados para la instrucción inicial de nuevo empleado e inicial en equipo nuevo en eventos específicos.
Simulador de vuelo Nivel B: Permite el desarrollo y práctica de las aptitudes necesarias para la realización de las tareas de operaciones de vuelo, de acuerdo con una norma prescrita de la competencia del personal aeronáutico, en una aeronave y posición de trabajo específica.
Simulador de vuelo Nivel C: Permite el desarrollo y práctica de las aptitudes necesarias para la realización de tareas de operaciones de vuelo de acuerdo con una norma prescrita de la competencia del personal aeronáutico, en una aeronave y posición de trabajo específica. Los simuladores Nivel C pueden ser utilizados para los requerimientos de experiencia reciente de un piloto y para la instrucción de tareas de operaciones de vuelo durante la instrucción de transición, ascenso, periódica y de recalificación, bajo la LAR 121 y 135. También pueden ser utilizados para la instrucción inicial de nuevo empleado e inicial en equipo nuevo en ciertos eventos específicos. Todos los eventos de instrucción pueden ser conducidos en simuladores de vuelo Nivel C para aquellos tripulantes de vuelo quienes han sido calificados anteriormente como PIC o SIC con aquel explotador.
Simulador de vuelo Nivel D: Permite el desarrollo y práctica de las aptitudes necesarias para realizar las tareas de operaciones de vuelo de acuerdo con una norma prescrita de competencia del personal aeronáutico, en una aeronave y posición de trabajo específica. Los simuladores de vuelo Nivel D pueden ser utilizados a fin de mantener la vigencia de pilotos bajo el LAR 121 y 135 y para todas las instrucciones de tareas de operaciones de vuelo excepto para la instrucción de aeronave estática.
2.3. Programación y Simulación.
2.3.1. Programación. Se llama programación a la creación de un programa de computadora, un conjunto concreto de instrucciones que una computadora puede ejecutar (Adell, 2007); además, el programa se escribe en un lenguaje de programación, aunque también se pueda escribir directamente en lenguaje de máquina, con cierta dificultad.
2.3.2. Programas y algoritmos. Un algoritmo es una secuencia no ambigua, finita y ordenada de instrucciones que han de seguirse para resolver un problema (Adell, 2007). De igual forma, el programa normalmente implementa (traduce a un lenguaje de programación concreto) un algoritmo; sin embargo, puede haber programas que no se ajusten a un algoritmo (pueden no terminar nunca), en cuyo caso se denomina procedimiento a tal programa.
Por otro lado, los programas suelen subdividirse en partes menores (módulos), de modo que la complejidad algorítmica de cada una de las partes sea menor que la del programa completo, lo cual ayuda al desarrollo del programa. Se han propuesto diversas técnicas de programación, cuyo objetivo es mejorar tanto el proceso de creación de software como su mantenimiento. Entre ellas se pueden mencionar las programaciones lineales, estructurada, modular y orientada a objetos.
3. Resultados y discusión
3.1. Herramientas Tecnológicas para la Mejora y/o Complemento del Simulador del Helicóptero Bell 206 BIII de la ESAVI.
Esto, con la finalidad de que permita realizar maniobras de emergencia por falla mecánica y de alto riesgo, dentro de las herramientas tecnológicas que se adaptaron para la mejora del simulador se tienen:
Cabina Nissi 001: la cual fue rediseñada teniendo en cuenta las dimensiones reales del helicóptero Bell 206 BIII.
Chasis: Materiales que lo hacen resistente y liviano para lograr hacer las actividades o tareas requeridas en el simulador (ver Figura 1 ).
Consola principal: la cual fue adaptada al simulador para lograr establecer las maniobras de emergencia por falla mecánica o de alto riesgo; además, de retroalimentación en todos los paneles de instrumentos (ver Figura 2).
Modificación del Glass Cockpit: El cual permite doble comando (ver Figura 3).
3.1.1 Materiales Requeridos Para El Rediseño
El simulador como se puede ver en la Figura 4, está construido en Hierro, Acero, Aluminio, fibra de vidrio y otros materiales que lo hacen fuerte, resistente y se logra alcanzar unos excelentes acabado; además, permite garantizar la vida del mismo. De igual modo, las ventanas están simuladas en aleaciones de polímeros, logrando con ello gran realismo y resistencia en la pieza simulada.
3.1.2. Seleccionar Software de Simulación o Si Con El Que Tiene Se Puede Trabajar
En el caso del programa seleccionado es el XPLANE 11 como software de simulación (ver Figura 5); el cual, para iniciar nuestro primer vuelo, se ubica desde donde quiere iniciar el vuelo, meteorología que quiere contar para el vuelo, hora y estación actual, misiones, multijugador, historial del piloto, centro de instrucción, configuraciones (ver Figura 6).
3.1.3. Realizar Planos de Detalle y Montaje del Rediseño
Los planos de detalles y montaje de rediseño se pueden ver a continuación.
a. Panel de Instrumentos. Se puede evidenciar en la Figura 7, el panel de instrumentos; el cual está fabricado en madera de 15 mm, lámina galvanizada, thermolon y otros elementos.
De igual forma, el panel de instrumentos principal incluye lo siguiente:
Codificadores funcionales (altímetro, VOR, ADF, HDG, CRS)
Interruptor de válvula de combustible
matricula de llamada personalizada.
Preformado Marcos Instrumentos de 6 mm de espesor, acrílico negro.
Panel de Válvula de combustible. Este panel es suministrado con su interruptor de 2 posiciones y la cubierta de seguridad del interruptor cargada con resorte de aluminio como se puede ver en la Figura 8.
Panel de elementos misceláneos. Este panel se suministra con los interrupto res de 3 posiciones totalmente instalados en un panel de respaldo (ver Figura 9).
Cabina del simulador. Las características técnicas se pueden evidenciar a continuación en la Figura 10, donde se observa la cabina principal.
3.2. Puesta a punto el simulador del helicóptero Bell 206 rediseñado, garantizando su funcionalidad
En esta parte se observan las pruebas de funcionamiento que se realizaron en el simulador de vuelo del Helicóptero Bell 206 BIII, las cuales consistían en garantizar su funcionalidad y calibrarlo en caso de que fuera necesario, con ello se esperaba dejarlo listo para poder utilizarlo en el proceso de enseñanza-aprendizaje en la ESAVI. Posterior a la puesta en marcha del simulador de vuelo mediante la plataforma X-Plane 11 y el software Air Manager, se procedió a realizar distintos chequeos para la verificación del funcionamiento de los componentes instalados.
Los primeros chequeos realizados, se enfocaron en determinar el correcto funcionamiento y respuesta a los movimientos de los controles de vuelo, para el mando cíclico se determinó la actitud y movimiento del helicóptero reflejados en los dispositivos de proyección, siendo acordes a la ejecución de inclinación del bastón cíclico en direcciones hacia adelante, atrás y lateralmente. Así mismo, se determinó la información suministrada por los instrumentos de vuelo a cambios en velocidad, actitud frente a la superficie, altitud, cambios de rumbo y marcaciones en los instrumentos de navegación en atención a movimientos de cabeceo y alabeo.
Por otra parte, se realizó la verificación de los movimientos del mando colectivo frente a la respuesta de la aeronave y sus instrumentos durante la ejecución de un vuelo simulado. Para ello, se tuvo en cuenta la respuesta en cambios de altitud durante ascensos y descensos en relación a la ejecución de movimientos hacia arriba y abajo del baston colectivo; además, en los ajustes de potencia realizados como se observa en la Figura 11, se verificó la información reflejada en los instrumentos de propulsión como los son el torquimetro y la temperatura de salida de gases de la turbina.
Para determinar la controlabilidad del helicoptero durante vuelo simulado y la relación de los controles de vuelo y los instrumentos del panel principal, se realizaron cuatro periodos de operación del simulador con una duración de quince minutos cada uno, alcanzando una proeficiencia en los despegues, aterrizajes, vuelos rectos y a nivel, virajes a diferentes grados de banqueo y ascensos y descensos, como se muestra en la Figura 12.
Para lograr la simulación de maniobras de respuesta a emergencias, se ejecutaron chequeos mediante acciones inducidas a un malfuncionamiento de la aeronave durante vuelo simulado. En estas pruebas, se determinaron acciones como el cierre del acelerador, causando el encendido de luces de precaución como ENG OUT o ROTOR LOW RPM, donde el operador pudo identificarlas de manera visual y mediante señales de audio iguales a las que se presentan en la cabina de un Bell Ranger 206. Durante estos procedimientos, el piloto operador ejecuto acciones inmediatas que inliyen la coordinación en los movimientos de los controles de vuelo, así como la atención inmediata de las indicaciones de los instrumentos de vuelo.
4. Conclusiones
Con la recopilación de información realizada se logró determinar un adecuado rediseño e implementación del simulador de vuelo del Helicóptero Bell 206 BIII, el cual permitirá lograr capacitar a los estudiantes de la Especialización Piloto Policial a través de la repetición y la práctica con respecto a maniobras de emergencia generadas por fallas mecánicas o maniobras de alto riesgo; además, logra mejorar las competencias teóricas, ganar experticia y aumentar la seguridad operacional de las aeronaves salvaguardando la vida de la tripulación de las mismas.
De igual forma, con el simulador de vuelo se fortalece los apoyos educativos con que cuenta la ESAVI para su proceso de enseñanza-aprendizaje, logrando con ello fortalecer las competencias teóricas a través de la práctica; además, aumentando con ello el indicador de calidad educativa de la Institución. También, se logran mejorar indicadores como el económico (disminuir el consumo de combustibles fósiles de las aeronaves en etapa de vuelo), ambiental (disminuir los impactos ambientales al cambio climático por consumo de combustibles) y social (capacitación de instructores y estudiantes de la ESAVI).
Por otro lado, con el simulador de vuelo que se rediseño e implemento en la ESAVI se puede extender la metodología a las diferentes Escuelas de Aviación del país, logrando metas de cobertura y concientización del factor humano como elemento primordial para evitar accidentes aéreos de toda índole, especialmente las de fallas mecánicas y maniobras de alto riesgo.
Con respecto a la pregunta de investigación de este proyecto, se logra dar su solución, puesto que a través de que el rediseño del simulador quedo ajustado a los requerimientos de poder llevar a cabo maniobras de emergencia de los estudiantes pilotos policiales en la etapa de tierra, fortaleciendo con ellos su experticia, aumentando su seguridad en la toma de decisiones y mejorando la seguridad operacional de las aeronaves salvaguardando las vidas de las personas y de la tripulación cuando lleguen a la fase de vuelo.